На 20 август IBM и NASA обявиха старта на Surya – AI модел, посветен на нашата най-голяма звезда – Слънцето. Обучен върху мащабни масиви от данни за активността на звездата, инструментът има за цел да задълбочи разбирането за нейното поведение и да прави прогнози с по-голяма точност за слънчевите изригвания – явления, които застрашават както астронавтите на мисии в орбита, така и комуникационната инфраструктура на Земята.

Моделът е трениран с около девет години наблюдения, събрани от Solar Dynamics Observatory (SDO) – мисия на NASA, която от 2010 г. обикаля около Слънцето и заснема изображения на всеки 12 секунди. SDO регистрира спектъра на звездата в различни дължини на вълната, за да оцени температурите в отделните ѝ слоеве, и измерва магнитното поле – данни с изключително значение, когато става въпрос за прогнозиране на слънчеви бури.

Обработването на този обем данни е сериозно предизвикателство за хелиофизиците. За да го решат, разработчиците на Surya изграждат „дигитален близнак“ на Слънцето – динамично виртуално копие на звездата, което се актуализира в реално време с нови данни и позволява много по-гъвкаво изследване.

Процесът стартира с унифициране на различните формати на данни, за да може моделът да ги обработва последователно. Използвана е архитектура „long-range vision transformer“, която позволява анализ на изображения с изключително висока резолюция и проследяване на връзки между техни елементи, независимо от разстоянието помежду им.

За оптимизация се прилага механизъм, който носи името spectral gating и намалява използването на памет с до 5% чрез филтриране на шум в данните, като едновременно повишава качеството на обработената информация.

Кой ще построи комуникационна магистрала до Марс? НАСА дава старт на състезанието

Според данни на IBM архитектурата на Surya дава съществено предимство: за разлика от традиционните алгоритми, които изискват обширно етикетиране на данните, новият модел може да се обучава директно върху сурова база. Това го прави по-бърз, по-адаптивен и по-надежден.

В проведени тестове Surya успешно интегрира данни и от други инструменти – сред тях Parker Solar Probe и Solar and Heliospheric Observatory (SOHO). Моделът демонстрира ефективност в различни задачи за предсказване, включително прогнозиране на слънчеви изригвания и скорост на слънчевия вятър.

Според IBM традиционните прогнози позволяват предупреждение едва час преди изригване, докато Surya дава до два часа аванс благодарение на анализа на визуална информация. В първоначалните тестове се отчита и 16% подобрение в точността на класификацията на изригванията спрямо вече съществуващите методи.

NASA подчертава, че макар Surya да е създаден специално в помощ на хелиофизиката, архитектурата му го прави адаптивен за различни сфери – от планетарни науки до наблюдение на Земята. „Чрез разработването на фундаментален модел, обучен върху хелиофизични данни на NASA, правим анализа на сложното поведение на Слънцето по-бърз и прецизен от всякога,“ заяви Кевин Мърфи, директор „Научни данни“ в агенцията, цитиран от WIRED. „Този модел подпомага по-широкото разбиране за това как слънчевата активност влияе върху критични системи и технологии, на които всички разчитаме на Земята.“

Дигиталният лекар на бъдещето: AI влиза в екипажа на NASA

Защо времето за реакция е толкова важно?

Рисковете от проблемна слънчева активност са значителни: голяма буря може да засегне глобалните телекомуникационни мрежи, да доведе до сривове на електропреносни системи, да наруши GPS навигацията, работата на сателити, интернет връзки, както и радио комуникация.

„Искаме да дадем на Земята възможно най-дълго време за реакция,“ обяснява Андрес Муньос-Харамильо, соларен физик в Southwest Research Institute в Сан Антонио, Тексас, и водещ учен в проекта. „Нашата надежда е, че моделът е усвоил всички важни процеси в еволюцията на звездата ни през времето, така че да можем да извлечем практически знания.“